Nya upptäckter om Jupiters norrsken

 

Bild NASA:s James Webb Space Telescope har fångat nya detaljer av norrskenet på Jupiter. De dansande ljusen som observeras på Jupiter är hundratals gånger ljusare än de som ses på jorden.

Dessa observationer av Jupiters norrsken är tagna på en våglängd på 3,36 mikrometer (F335M) och fångades med Webbs NIRCam (Near-Infrared Camera) den 25 december 2023. Forskarna fann att emissionen från trivätekatjon, känd som H3+, är mycket mer variabel än man tidigare trott. H3+ skapas under inverkan av elektroner med hög energi på molekylärt väte. Eftersom denna emission lyser starkt i infrarött ljus är Webbs instrument väl utrustade för att observera detta. Bild NASA, ESA, CSA, Jonathan Nichols (University of Leicester), Mahdi Zamani (ESA/Webb)

I synnerhet studerade teamet emissionen från trivätekatjonen (H3+), som kan skapas i norrsken. De fann att detta utsläpp är mycket mer varierande än vad man tidigare trott. Observationerna kommer att bidra till att utveckla forskarnas förståelse för hur Jupiters övre atmosfär värms upp och kyls av.

Teamet avslöjade också några oförklarliga observationer i sina data.

"Det som gjorde dessa observationer ännu mer speciella är att vi också tog bilder samtidigt i ultraviolett ljus med NASA:s rymdteleskop Hubble", tillägger Nichols. "Bisarrt nog hade det starkaste ljuset som Webb observerade ingen riktig motsvarighet i Hubbles bilder. Detta har fått oss att undra. För att orsaka den kombination av ljusstyrka som både Webb och Hubble ser måste vi ha en kombination av stora mängder partiklar med mycket låg energi som träffar atmosfären vilket man tidigare trodde var omöjligt. Vi förstår fortfarande inte hur det går till."

Teamet planerar nu att studera denna diskrepans mellan Hubble- och Webb-data och att utforska de bredare konsekvenserna för Jupiters atmosfär och rymdmiljö. De har också för avsikt att följa upp denna forskning med fler Webb-observationer, som de kan jämföra med data från NASA:s Rymdfarkosten Juno för att bättre utforska orsaken till det gåtfulla ljusutsläppet.

Resultaten av studien publicerades nyligen dag i tidskriften Natur Kommunikation. 

Vad är den vita fläcken som kan ses vid norrsken?

 

Bild https://www.countryliving.com.

Den vitaktiga grå fläck som ibland dyker upp på natthimlen tillsammans med norrsken har för första gången fått en förklaring av forskare vid University of Calgary.

"Du ser det här dynamiska gröna norrskenet, du kan se en del av det röda norrskenet i bakgrunden och helt plötsligt ses  en strukturerad fläck som  är gråtonad eller vittonad kopplad till norrskenet", beskriver Dr. Emma Spanswick, PhD, huvudförfattare till artikeln (se nedan) och docent vid institutionen för fysik och astronomi vid naturvetenskapliga fakulteten vid University of Calgary.

Spanswick beskriver att den vita fläcken har refererats till i vetenskapliga artiklar tidigare men aldrig förklarats.

Hennes team visar i en artikel slutsatsen att det "helt säkert är en värmekälla" och beskriver att det tyder på att norrskenet är mer komplext än man tidigare trott.

Spanswick beskriver att upptäckten möjliggjordes efter  framsteg inom kamerateknik som gnu ör det möjligt för både amatörfotografer och forskare att se färgbilder av natthimlen.

"Alla har lagt märke till framstegen inom digital fotografering. Nu kan din mobiltelefon ta bilder på norrskenet, beskriver hon. 

"Den här typen av sensorer kan nu hittas i mer kommersiella, mer robusta sensorer som vi skulle använda inom vetenskapen."Teamets forskning kom efter att det fanns ett förnyat intresse för kontinuumemission med upptäckten och observationerna av det långa, glödande bandet av lila ljus som kallas STEVE – eller Strong Thermal Emission Velocity Enhancement. Min teori är att Steve och dessa fläckar består av samma slag och är samma fenomen.

"Det finns likheter mellan det vi ser nu och STEVE", förklarar Spanswick. "STEVE manifesterar sig som en lila eller gråtonad struktur.

"Spektrumet mellan de två är likartade men på grund av dess koppling till dynamiskt norrsken är fläcken nästan inbäddat i norrskenet. Den är svårare att urskilja om man skulle söka det medan STEVE är skilt från norrskenet som ett stort band som korsar himlen.

Den senaste forskningen är betydelsefull och medverkande vid denna var  tre UCalgary-studenter i dess grundutbildning och Josh Houghton som ursprungligen anställdes som praktikant i projektet.

Artikeln om fenomenet publicerades den 30 december 2024 i tidskriften Nature Communications.

Steves tvilling fanns därute i norrskenet

 

Ända sedan norrskensjägarna upptäckte Steve som är ett mystiskt band av lila ljus på natthimlen har forskare undrat om det kan finnas ett tvillingband till Steve. 

Steve hittades för några år i  foton som söktes igenom i Facebook-gruppen Alberta Aurora Chasers.

Med dess lila nyans och flyktiga utseende innebar det att den inte kunde vara ett inslag i norrskenet som allmänt är i nyanser av grönt, blått och rött och kan pågå i timmar.

Lyckligtvis var ESA:s trio av magnetfältsövervakande Swarm-satelliter perfekt placerade för upptäckten .

Det visade sig att Steve var en ström av extremt het gas som rörde sig snabbt som en jondrift under norrskenet. Steve dyker upp i skymningen (före midnatt) då den snabba strömmen av extremt heta gaser rör sig västerut. Men i gryningen (efter midnatt) vet vi också att det finns en motsvarande ström som rör sig österut.

Om Steve är en visuell effekt av den västliga strömmen i skymningen, borde man förvänta något liknande fenomen (en andra Steve) i den östliga strömmen i gryningen. Steves tvilling började sökas på gryningssidan.

En ny studie från University of Electro-Communications i Japan, Institutet för rymdfysik, Norges arktiska universitet och den Tromsø-baserade fotografen Gabriel Arne Hofstras bilder tyder nu på att den andra Steve kan ha hittats.

Men det fanns viktiga skillnader jämfört med den första Steve som visas i skymningen. Den nu upptäckta 1000 km långa bågen som dyker upp efter midnatt (gryningsSteve kan vi benämna den) är polariserat mot det gröna norrskenet som också sågs. Även om ingen av ESA:s tre Swarm-satelliter flög rakt igenom bågen vid exakt den tidpunkt och plats som observerats i bilden på norrskenet i skyn kunde två av satelliternas elektriska fältinstrument mäta förhållandena i det lila området före, under och efter händelsen.

Insamlad data visade ett jonflöde österut i det lila området av norrskenet.

"Som forskare har det varit en fantastisk upplevelse att samarbeta med en fotograf för att avslöja detta nya fenomen", beskriver Sota Nanjo vid University of Electro-Communications. – Våra resultat öppnar inte bara nya vägar inom norrskensfysiken utan understryker också vikten av kontinuerligt samarbete mellan forskare och fotografer. Sådana insatser är särskilt viktiga under de kommande åren när solaktiviteten närmar sig sin topp och vi då kan stöta på extraordinära fenomen.

Bild https://www.esa.int/ Steves tvilling fångad av en digitalkamera

Norrsken ses på en brun dvärg eller vad är det?

 

Astronomer har med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope hittat en brun dvärg (ett objekt som är mer massivt än Jupiter men mindre än en stjärna en så kallad misslyckad stjärnbildning). Denna är unik då den ger ifrån sig infraröd strålning från metan troligen på grund av att det finns energi i dess övre atmosfär. Detta är en oväntad upptäckt eftersom den bruna dvärgen W1935 är kall och saknar en sol i sin närhet. Därför finns det ingen uppenbar källa till energi i den övre atmosfären.

Forskarna spekulerar i att metanutsläppen kan bero på processer i denna som genererar norrskenet. För att hjälpa till att förklara mysteriet med den infraröda strålningen från metan vände sig teamet till vårt eget solsystem. Metanutsläpp är ett vanligt från gasjättar som Jupiter och Saturnus. Uppvärmningen i den övre atmosfären som driver denna emission är kopplad till norrsken. För isolerade bruna dvärgar som W1935 är frånvaron av en stjärnvind (solvind) som kan bidra till norrskensprocessen och förklara den extra energin i det övre av atmosfären vilket krävs för metanutsläppet ett olöst mysterium. Forskarlaget antar att antingen oförklarliga interna processer som Jupiters och Saturnus atmosfäriska fenomen eller externa interaktioner med antingen interstellärt plasma eller en närliggande aktiv måne kan hjälpa till att förklara emissionen.

W1935 är den första norrskenskandidaten utanför vårt solsystem med signatur av metanutsläpp. Det är också den kallaste norrskenskandidaten utanför vårt solsystem, med en effektiv temperatur på cirka 200 grader Celsius. I vårt solsystem är solvinden en primär bidragsgivare till norrskensprocesser. Här, spelar aktiva månar som Io och Enceladus en roll för planeter som Jupiter respektive Saturnus. W1935 saknar vad vi vet en följeslagare och en sol  och stjärnvind inte kan bidra till fenomenet. Det återstår att se om här finns en aktiv måne kan spela en roll i metanutsläppet på W1935.

En eller flera månar här här kan vara svåra att upptäcka även med Webbteleskopet.

Ovan forskningsresultat presenteras på 243Rd American Astronomical Society i New Orleans.

Bild https://www.nasa.gov/ Detta konstnärskoncept föreställer den bruna dvärgen W1935, som befinner sig 47 ljusår från jorden. Astronomer har med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope upptäckt infraröd strålning från metan från W1935. Detta är en oväntad upptäckt eftersom den bruna dvärgen är kall och saknar en närliggande stjärna (sol). Därför finns det ingen förklarad energikälla för att värma upp dess övre atmosfär och få metan att glöda. Teamet spekulerar i om vilken process metanutsläppen kan bero på och som genererar norrsken, här sett i rött. NASA, ESA, CSA och L. Hustak (STScI)

Ännu förstår vi inte norrskenet.

 

De energirika elektroner som driver norrskenet har en rik och mycket dynamisk struktur som vi ännu inte helt förstår. Mycket av det vi vet om dessa elektroners rörelser kommer från instrument som har fundamentala begränsningar i sin förmåga att mäta flera energier samtidigt med hög tidsupplösning. För att övervinna denna begränsning använder NASA ett innovativt tillvägagångssätt för att nu utveckla instrument som kommer att förbättra vår mätkapacitet med mer än en storleksordning – vilket bör avslöja en mängd ny information om vad som fysiskt sker i ett norrsken.

Dagens elektroninstrument förlitar sig på en teknik som kallas elektrostatisk avböjning, vilket kräver att man ändrar spänning för att kunna välja olika energislag av elektronhändelser som ska mätas. Dessa instrument har varit med på många rymduppdrag och har tillhandahållit nästan alla elektronmätningar som gjorts inuti norrsken. De fungerar utmärkt när man observerar på tidsskalor på sekunder eller till och med ner till cirka en tiondels sekund, men de kan i grunden inte observera ner till mindre tidsskalor (millisekunder) på grund av den tid det tar att svepa genom skilda spänningsfält.

Vid utformningen av APES (Acute Precipitating Electron Spectrometer ) (det nya instrument som snart ska börja användas) var man tvungen att göra en stor kompromiss. För att magnetfältsgeometrin ska fungera korrekt kan instrumentet endast observera i en riktning. Detta koncept fungerar bra om målet bara är att mäta de utfällande (nedåtgående) elektronerna i norrskenet som träffar atmosfären. Vi vet dock att elektroner i norrskenet även rör sig i andra riktningar; Faktum är att dessa elektroner innehåller mycket information om andra fysikaliska processer som sker längre ut i rymden.

För att möjliggöra mätning av elektroner i mer än en riktning utvecklade Goddard-teamet instrumentkonceptet APES-360. För att skapa APES-360-designen använde teamet samma funktionsprincip som används i APES, men uppdaterade systemet för att få en riktningsgeometri med flera möjligheter som täcker ett 360-graders synfält över 16 olika sektorer. Teamet var tvunget att övervinna flera tekniska utmaningar för att utveckla APES-360-konceptet. I synnerhet var elektronikkonstruktionen tvungen att rymma många fler anoder (laddningsdetekteringsytor) och tillhörande kretsar på en liten yta.

Prototypen APES-360 som för närvarande byggs kommer att testas och kalibreras vid NASA:s Geophysics Laboratory vid NASA:s Goddard Space Flight Center och kommer att finnas på en sond som ska sändas in i ett aktivt norrsken vintern 2025. Detta uppdrag kommer att ge data inifrån norrskenet som ska användas för att validera instrumentets prestanda och ge information till framtida designförbättringar.

Bild pxhere.com

Unikt orange norrsken sett i Storbritannien

 

Orange norrsken är vanligtvis omöjliga att se. Men då en meteor nyligen lyste upp över Storbritannien samtidigt som en  solstorm slog in i jordens atmosfär sågs ett orange sken.

Fotografen av skeendet Graeme Whipps upptäckte det orange norrskenet  ovanför Aberdeenshire i Skottland ca 6:00 lokal tid den 25 november, rapporterade Spaceweather.com.

Den ovanliga nyansen var en "otrolig syn, beskriver Whipps till Spaceweather.com. Den dök upp under en topp av norrskensaktivitet som varade i ungefär en timme, tillade han. Whipps tog också bilden meteoriten som strimlade över himlen vid ett tillfälle under ljusshowen. Norrskenet var en del av en mindre geomagnetisk storm - en störning i jordens magnetfält (magnetosfär) som utlöstes av ett snabbt rörligt moln av magnetiserad plasma, känt som en koronamassutkastning från solen som slog in i jorden precis innan norrskenet dök upp. De orange nyanserna i bilden uppstod genom att rött och grönt ljus blandades. Detta händer när vertikala band av röda och gröna norrsken överlappar varandra perfekt vilket är mycket sällsynt men som då ger orange norrsken.

Bild https://www.livescience.com/ på det extremt sällsynta orange norrsken som t på kvällshimlen över Skottland under en geomagnetisk solstorm den 25 november. (Bildkredit: Graeme Whipps)

Ett ultraviolett sken kan ses runt kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko

 

Det är data insamlade av rymdsonden Rosetta som studerats. Rosetta sändes upp för att undersöka asteroiden Comet 67P under 2004 och sista kontakten med farkosten skedde 2016. Uppdraget var lyckat. Likt jordens norrsken verkar Comet 67P: s norrsken bestå av laddade partiklar från solen i form av solvinden vilken tillsammans med atomer och molekyler bestående av kolväten sveper över kometen och ger ett glödande ultraviolett sken vid dess poler.

Norrsken på Comet 67P är inte av samma ursprung som på jorden. Jordens norrsken uppstår av fotovoltaisk vind. Den fotovoltaiska effekten är en direkt omvandling av ljusenergi från solen (fotoner) till elektrisk energi (elektroner) vilka interagerar med atmosfäriska partiklar som syre och kväve vilket ger ett sken i rosa, lila och blått.

”Men när fotovoltaisk vind sveper runt partiklar inom kometens omkrets där kolväten strömmar ut från kometens isiga kärna produceras hög energi i form av  ultraviolett strålning som ses som synligt ljus. Den efterföljande glöden man då ser anses vara av ett annat slag än jordens norrsken," enligt Marina Galand atmosfärfysiker vid Imperial Faculty London och ledande inom forskningen som nämns studien.

Forskarna upptäckte att denna högenergistrålning som kommer från Comet 67P:s halo är resultatet av att elektroner inom fotovoltaisk vind accelereras när de strömmar över kometen och gör att de kolliderar med sin omgivning, som består av väte, syre, kväve och olika partiklar. Forskare hade i förväg sett ultravioletta utsläpp vid Comet 67P men de misstog då dessa utsläpp som fotoner eller partiklar från solvinden som gav sken vid träff med kometen. "Genom att analysera Rosettas data,"  säger Galand visade det att foto voltaisk vind av elektroner är grunden för glöden och inte fotoner som tidigare antagits." 

Medan jordens norrsken kommer från planetens magnetism har Comet 67P inte ett magnetiskt fält. Jordens magnetism ger fotovoltaiska partiklar vid polerna medan Comet 67P: s norrsken  ses utöver hela kometen. Egentligen (min anm.) är namnet norrsken då fel. Kometsken anser jag varit en bättre beteckning på fenomenet.

Bild på 67P/Churyumov-Gerasimenko från  vikipedia. Följ ovanstående länk för att se dess rörelse och sken.

Mystiska ej förstådda rörelser i jordens jonosfär

Nya fynd om utkanten av jordens atmosfär förbryllar forskare.  Ytterkanten av atmosfären vilken finns på en höjd av ungefär 80 till 645 kilometer är full av fysiska fenomen som forskarna bara är i början av att förstå.


I denna jonosfär interagerar laddade partiklar som kommer från solen med den gränsskiktet av jordens atmosfär. Ett  exempel på fenomen här är "Aurora Seashell."

Under en praktikperiod på NASA fotograferade Jennifer Briggs ett arktiskt Aurora (norrsken) som bestod av en konstig spiral. Denna spiral föreslogs bero på en störning i magnetosfären den zon som gränsar till jonosfären.


Briggs och hennes kollegor fann att en region som kallas foreshock  här  
verkade vara det som orsakade Aurora Seashell  snarare än utbrott från solen. Foreshock uppstår där energiska partiklar från solen studsar på jordens magnetfält.

NASA har nu mer data om jonosfären än någonsin tidigare genom de uppdrag som gjorts riktat till regionen under det gångna året (2019).

För mer diskussion om det forskarna förundrar sig över om vad som sker däruppe se här.

Bild från vikipedia på Polarsken (norrsken) är ljus som utsänds från jonosfären där den träffas av energirika partiklar, mest elektroner, från magnetosfären..

Den felande länken i norrskenet har hittats

Genom ett perfekt symmetriskt placerande av satelliter runt Jorden fann man det som tidigare inte förståtts av norrskenets natur. Vad man vet är att laddade partiklar från solen fastnar i Jordens magnetfält och ger norrskenet.

Men vissa partiklar studsar fram och tillbaka(vibrerar)  och det är detta som man inte vetat om det var en riktig iakttagelse eller hur detta kunde ha betydelse.

Men med den mätning som nu är klar visade det sig att detta vibrerande flyttade sig i sexminuters intervall utefter den magnetiska fältlinjen.

Jordens rörelse och partiklarna är anledningen till dessa vibrationer av vissa partiklar troligen då i samma sexminuters intervall nu och alltid.

Norrsken kan ses mer än på Jorden. Exempelvis på Jupiter, Saturnus, Neptunus och Uranus

Norrsken eller sydsken kallas ofta gemensamt för polarsken. Men är inget unikt för Jorden.

Citat: Polarsken uppstår när laddade partiklar (vanligen elektroner) från solen (solvinden) faller in mot den översta delen av jordatmosfären på 100-400 km höjd. Elektronerna påverkas av jordens magnetfält och träffar därför atmosfären längs en oval runt vardera magnetiska polen, den så kallade norrskensovalen på norra halvklotet. Slut citat.

Polarsken är inget unikt för Jorden våra gasjättar Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus har egna polarsken. Se bild här på Jupiters  och Saturnus.

Mars har ett eget svagt magnetfält vilket inte ligger vid polerna och kan ge ett svagt sken vilket kan ses av en astronaut på Mars yta . Venus har även ett fält vilket ger ett sken sett utifrån  rymden.

18 ljusår från Jorden upptäcktes nyligen en brun dvärgstjärna.

Dessa är för små för att bli en stjärna men denna dvärg sågs ha ett rött polarsken. Troligen är  polarsken  vanliga bland universums planeter. Ett normalt sken men ett vackert sådant.

Brun dvärg har upptäckts med ett norrsken cirka 10. 000 gånger starkare än något hittills upptäckt i universum.

Bruna dvärgar är stjärnor vilka  har för låg massa för att likt ex vår sol en kärnreaktion ska ha uppstått.

Kanske kan detta vara förklaringen till auran eller norrskenet som finns här i ett sådant otrolig sken.

Någon reaktion eller brist på reaktion bör vara anledningen till detta otroliga sken.

Troligen kan bristen på kärnreaktion vara en anledning eller enda anledningen till detta.  Mer kunskap behövs kanske en koncentration av undersökning av bruna dvärgar för att se om fler eller alla har denna aura och då i större omfattning än andra slag av stjärnor.

För mer information om vad en brun dvärg är följ länken här.